FONCTION EXPONENTIELLE
Ph DEPRESLE
29 juin 2015
Table des matières
1 Propriétés algébriques 2
2 Nouvelle notation 2
3 Étude de la fonction exponentielle 2
3.1 Variations et limites ........................................ 2
3.2 Représentation graphique ..................................... 3
3.3 Taux d’accroissement en 0 ..................................... 4
3.4 Croissances comparées de la fonction x7→exet de la fonction x7→ x........... 4
3.5 Résolution d’équations et d’inéquations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Fonction composée x7→eu(x)4
5 QCM 6
6 EXERCICES : Les exercices de base 7
7 EXERCICES : Les exercices de base ( corrigés) 10
1
Chapitre : Fonction exponentielle Terminale S
1 Propriétés algébriques
Théorème 1. Pour tous réels a et b, exp(a+b)=exp(a)×exp(b).
Démonstration :
Soit aun réel quelconque fixé.On définit la fonction gsur Rpar :
g(x)=exp(a+x)
exp(a)=1
exp(a)×exp(a+x) .
La fonction gest définie et dérivable sur Rpuisque la fonction exponentielle est dérivable sur R.
Ainsi pour tout réel x,g(x)=1
exp(a)×exp(a+x) .
Donc g(x)=g(x) et de plus g(0) =1.
D’après le théorème 1, on a donc pour tout réel x,g(x)=exp(x) soit exp(a+x)
exp(a)=exp(x) ou encore
exp(a+x)=exp(a)×exp(x). N
Propriétés 1. Pour tous réels a et b et pour tout entier relatif n, on a :
exp(b)=1
exp(b)exp(ab)=exp(a)
exp(b)exp(na)=[exp(a)]n
2 Nouvelle notation
Le nombre exp(1) est noté e. Une valeur approchée à 108près, donnée par une calculatrice, est
2,71828182.
On a, pour tout entier relatif n, exp(n)=[exp(n×1)] =[exp(1)]n=en.
Notation : Pour tout xréel, on notera : exp(x)=ex.
Les propriétés algébriques de la fonction exponentielle se réécrivent alors de la façon suivante :
a,bRnZ
ea+b=eaebeb=1
ebeab=ea
ebena =(ea)nea
2=pea
On remarque que ces propriétés s’écrivent comme un prolongement des règles de calcul sur les ex-
posants, ce qui justifie l’écriture exp(x)=ex.
Attention : Ne pas confondre ex2=exp(x2) et (ex)2=e2x=exp(2x).
3 Étude de la fonction exponentielle
3.1 Variations et limites
Propriétés 2. La fonction exponentielle est strictement croissante sur Ret
lim
x→+∞ex=+∞ et lim
x→−∞ex=0
Démonstration :
ROC
Ph Depresle : Notes de cours Page 2 sur 13
Chapitre : Fonction exponentielle Terminale S
La dérivée de la fonction exponentielle est la fonction exponentielle qui est strictement positive
donc la fonction exponentielle est strictement croissante sur R.
x−∞ 0+∞
exp
1
d’après le tableau :
Si x>0 alors ex>1
Si x<0 alors ex<1
Soit hla fonction définie par h(x)=exx,hest dérivable et h(x)=ex1.
Donc pour tout réel xÊ0, on a exÊ1, soit h(x)Ê0.
De même h(x)É0 pour xÉ0.
Le tableau de variation de hest donc :
x−∞ 0+∞
h(x)0+
h(x)
s ✑
1
Comme h(0) =1 , 1 est le minimum de la fonction h.
Ainsi pour tout xR, on a exxÊ1 donc exxÊ0 et donc exÊx.
Comme lim
x→+∞x= +∞; par comparaison, lim
x→+∞ex=+∞
C’est le théorème de composition des limites.
On a ex=1
ex.
lim
x→−∞x=+∞
lim
X→+∞eX=+∞ )lim
x→−∞ex=+∞
Donc lim
x→−∞
1
ex=0 donc lim
x→−∞ex=0N
3.2 Représentation graphique
On déduit de ce qui précède le tableau
de variation de la fonction exponentielle :
x−∞ 0+∞
exp(x)+
exp
0
1
+∞
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Chapitre : Fonction exponentielle Terminale S
1
2
3
4
5
1
123123456
y=ex
e
y=x+1
y=ex
La représentation graphique de la fonction exponentielle admet l’axe des abscisses pour
asymptote en −∞
3.3 Taux d’accroissement en 0
lim
h0
eh1
h=1
3.4 Croissances comparées de la fonction x7→exet de la fonction x7→ x
Théorème 2.
lim
x→+∞
ex
x=+∞ et lim
x→−∞xex=0
3.5 Résolution d’équations et d’inéquations
La fonction exponentielle est continue sur R(car dérivable),
et strictement croissante sur R
Donc tout m]0;+∞[ a un unique antécédent.
x−∞ 0+∞
exp
0
1
+∞
donc ea=eba=b
eaÉebaÉb
en particulier ex=1x=0
ex=ex=1
4 Fonction composée x7→eu(x)
Théorème 3. Soit une fonction u définie et dérivable sur un intervalle I de R. La fonction f définie
sur I par f (x)=eu(x)est dérivable sur I et, pour tout x I,f(x)=u(x)eu(x).
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Chapitre : Fonction exponentielle Terminale S
5 QCM
1. L’expression ex
a. n’est jamais
négative
b. est toujours
négative
c. n’est néga-
tive que si x
est positif
d. n’est néga-
tive que si x
est négatif
2. L’équation e2x3ex4=0 admet dans R:
a. 0 solution b. 1 solution c. 2 solutions d. plus de 2
solutions
3. lim
x→+∞
2ex1
ex+2=
a. 1
2b. 1 c. 2 d. +∞
4. Pour tout réel a et tout entier relatif n, (ea)n=
a. e(an)b. ean c. enlnad. ea+n
5. Pour tout réel x l’expression 3ex
1+2expeut s’écrire :
a. 3
ex+2b. 3
ex+2c. ex+2
3d. 3
ex2
Solutions
1. L’expression exest toujours négative, car exest toujours positive.
La bonne réponse est b.
2. L’équation X23X4=0 admet deux solutions : -1 et 4.
e2x3ex4=0(ex=1 ou ex=4)
L’équation e2x3ex4=0 admet dans Rune solution unique (ln4).
La bonne réponse est b.
3. 2ex1
ex+2=ex(2ex)
ex(1+2ex)=2ex
1+2ex.
Or lim
x→+∞ex=0, donc lim
x→+∞
2ex1
ex+2=2
La bonne réponse est c.
4. (ea)n=ean, la bonne réponse est b.
5. Pour tout réel x l’expression 3ex
1+2expeut s’écrire 3
ex+2. La bonne réponse est b.
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